海雾的准周期振荡特征

根据南海北部海雾外场观测获取的高分辨率液态含水量、长波辐射通量数据,采用小波分析方法分析了2008年3月16—17日和18—19日两次海雾中的液态水含量、净长波辐射通量的变化特征,讨论南海北部海雾发展和维持的冷却机制。结果显示:(1)无论在有云或无云条件下,海雾都可发展和维持;但前者的液态含水量明显小于后者,而风速大于后者;(2)在地面海雾的生成之前和生成初期,净辐射通量都存在准周期振荡现象,无论无云/有云,地面海雾液态水的大幅度发展的阶段都存在含水量的准周期振荡现象;(3)含水量的准周期振荡现象与振荡发生时段的长波辐射通量关系不大,而主要通过湍流对液态水的混合作用与高空海雾液态水大量生成阶段的雾顶长波辐射间接相关。(4)海雾的生成都与雾顶长波辐射冷却密切相关,但发展和维持可通过不同的冷却机制,既可通过海气间湍流热量输送和辐射传输,也可通过雾顶长波辐射冷却。     

夏季热带及副热带环流系统周期振荡与中国降水的功率谱分析

本文对夏季亚洲及太平洋区域热带及副热带大型环流系统的振荡及沿10°N纬圈若干测站有关要素的周期变化做了功率谱分析,对不同系统和不同年份的情况进行了讨论。并与中国东部降水的周期变化相比较,说明其间存在着密切联系。      

夏季西太平洋副热带高压准双周振荡的动力学机制

本文用动力学分析的方法对西太平洋副热带高压准双周振荡的机制进行了探讨。结果表明:在东亚特定的环流条件下,东亚大陆季风雨带和南海至西太平洋地区热带雨带凝结潜热的热力强迫作用均可激发出天气尺度的准双周CISK波动,其波动动能向东亚大陆副热带地区的频散变化存在一种“自我调整”过程,从而引导西太平洋副热带高压的进退。      

对流层准两年周期振荡的研究进展

通过对气候标准值从1961～1990年改为1971～2000年后ENSO指数的变化分析,确定了新指数的ENSO事件定义指标和强度划分指标,重新定义了1951～2003年的ENSO事件及事件强度,并对新旧指数定义的ENSO事件的长度、峰值、强度等进行了分析比较。     

北半球夏季全球热带和副热带200hPa平均辐散环流的研究

大气的运动场或风场包括两部分:一是旋转部分,另一是辐散部分。虽然旋转部分的方差占总运动场方差的大部分(约占80％),但与辐散风相联系的垂直环流对于天气系统的发展是重要的。Krishna-murti等人最早研究了全球热带的辐散环流。最近他的研究表明,辐散风场的大部分是属于纬向的行星尺度垂直环流的水平分支,这意味着行星尺度系统总是热力直接环流,并且以纬向环流为主。Van der Boogard计算了7月多年平均的速度势场,发现对流层上层最强的辐散中心在中南半岛上空。     

中亚干旱区降水准两年周期振荡及突变特征

依据东英吉利大学气候研究中心（CRU）1930-2009年0.5°×0.5°分辨率的月降水量及NCEP/NCAR 1948-2009年2.5°×2.5°分辨率再分析逐月位势高度资料,分析了中亚干旱区年降水和季节降水的准两年周期振荡（TBO）特征和突变的时空变化及其可能影响机制。结果发现,中亚干旱区降水具有显著的TBO特征,其I区(哈萨克斯坦西区)、II区(哈萨克斯坦东区)、IV区（吉尔吉斯斯坦区）的年降水TBO相对具有连续性,而III区（中亚平原区）和V区（伊朗高原区）大致以20世纪60-70年代为分界点,存在相反变化。对季节降水而言,除II区年降水的TBO信号主要由夏季的变化决定,其他分区年降水TBO主要由冬季决定。降水突变分析发现,中亚干旱区降水的突变与TBO信号变化有很好的一致性,突变点上降水周期都有向TBO的跃变。另外,对整个亚洲中部干旱区而言,中亚干旱区西部降水突变发生在20世纪50年代初,东部于60年代末发生突变,新疆自80年代末出现气候转型,时间间隔为20年左右。季风区和受西风环流控制的亚洲内陆干旱区降水尽管都表现出TBO基本特征,但其控制因子可能有很大差异,对流层中上层的西风强度TBO可能是导致亚洲中部干旱区降水TBO的重要因子。     

西江流域汛期暴雨与500 hPa关键区准双周振荡的关系

采用小波分析、相关分析、功率谱分析、Lanczos滤波等方法探讨了近48年西江流域汛期(4—9月)暴雨的变化特征及其与影响西江流域汛期降水的500 hPa关键区准双周振荡的关系。结果表明,西江流域4—9月暴雨日数呈单峰分布,5月开始显著增加,6月暴雨日数达到最高;西江流域4—9月暴雨总日数具有准4年与准22年左右的周期振荡。1960年代后期—1980年代初期及1990年代中期—2000年初期暴雨日数以偏多为主,1960年代前期、1980年代中期—1990年代初期及2005—2008年则以偏少为主。定义西江流域4—9月逐日降水与500 hPa高度场上显著的负相关区(22.5~27.5°N,102.5~112.5°E)为影响西江流域汛期降水的500hPa关键区。西江流域汛期降水与500 hPa关键区均以准单周、10—30天的准双周振荡为主,而30~60天的季节内振荡不显著,二者在准双周振荡尺度上关系最密切。统计近48年4—9月、6—8月500 hPa关键区准双周振荡波谷附近前后3天(个别4天)西江流域暴雨出现的平均几率分别为72.5%、76.4%,因此500 hPa关键区准双周振荡的低频波谷对西江流域暴雨的中期预报有较好的参考作用。     

夏季副热带大气系统的多尺度振荡分析

应用经验模态分析方法(经验模态分解(EMD)和Hilbert谱),对夏季副热带大气系统在周期态和振荡态下的流函数数值解序列进行本征模态函数(IMF)及其Hilbert谱的分析。结果表明:(1)周期态下的流函数分量时间序列一般由1个IMF构成,而且其周期就是该流函数的周期。对周期性的IMF分量使用Hilbert变换得到的瞬时频率和振幅都不随时间变化。(2)振荡态下的流函数分量时间序列一般由2个以上的IMF构成,其中有的IMF分量具有显著的周期性,相应的瞬时频率和振幅都不随时间变化;有的IMF分量则没有显著的周期性,相应的瞬时频率和振幅有变化,而且随着振荡态复杂程度的增大,瞬时频率和振幅的变化也趋于复杂。(3)瞬时振幅有明确的物理意义,表示IMF振荡的能量;振幅的局部相对大值对应着原序列(IMF)的强振荡,小值则对应着弱的变化。瞬时频率的显著增大,表示原序列有大的变化。     

高低层纬向风切变的年际变率及气候学意义

用1959～1998共40年全球格点风场资料计算了200 hPa与850 hPa的纬向风速差, 即对流层纬向风切变(简称TZWS),并在此基础上得到其距平值。为了全面考察对流层中环流异常的年际变率特征, 根据TZWS的标准差分布, 文中选出了7个TZWS标准差数值大于5 m/s的代表性区域。这7个区域分别位于赤道中太平洋、赤道东太平洋、北太平洋亚热带地区、南太平洋亚热带地区、赤道大西洋、亚洲西南部以及东北部。前5个分别位于赤道、亚热带太平洋和大西洋的区域TZWS指数, 其年际变率与ENSO循环有密切联系, 反映了热带海洋温度异常对低纬度地区对流层环流的影响; 后2个区域的TZWS指数反映的是亚洲西南部和东北部的气候统变率, 在年际时间尺度上与ENSO循环有着明显的区别。通过对全球陆地降水和温度场的分析, 比较了热带、副热带的TZWS指数以及北极涛动指数的异同, 发现后2个区域TZWS指数能很好且能独立反映出北半球中高纬度地区陆地降水及陆地温度的异常模态。     

MOPITT与MLS观测的CO浓度在200 hPa的差异及其原因分析

具有较优垂直分辨率和反演精度的MLS（Microwave Limb Sounder）数据与MOPITT（Measurements of Pollution in the Troposphere）数据在上对流层—下平流层（UT-LS）区域有一个交集,因而将MOPITT与MLS测量的200 hPa高度上CO数据进行对比分析。比较结果显示,两者在中低纬度分布较为接近,在非洲中西部、南美中北部和东南亚地区均有大范围高值中心区存在;MOPITT CO在浓度值上明显高于MLS CO,并且MOPITT CO浓度在低纬度存在约35 ppb（10-6）的全球性系统性偏差。通过CALIOP云层数据对MOPITT和MLS CO差异原因进行分析,表明CO高值区的形成与旺盛的对流有关。     

A Multi-Statistical analysis of the southern oscillation (SO) and its relation to the mean monthly atmospheric circulation at 500 hPa in the northern hemisphere

In this paper the correlation analysis, factor analysis, fuzzy classification, and principal component analysis (PCA) are performed for the southern oscillation index (SOI) from the Climate Analysis Center (CAC) at the NOAA. It is shown that the 12-month SOI can be classified into two groups: one from January through April and the other from May through December. They differ in persistency and correlation. It is also found that the year of strong or weak SO can be defined by the first principal component of the SOI. The 11 years of weak SO thus defined contain 9 El Nino events.In addition, the relations between the SOI and 500 hPa geopotential height, mean monthly zonal height, mean monthly interzonal height differences, centers of atmospheric activities, characteristics of the atmospheric circulation (the intensity index of the north polar vortex, the area index of the subtropical West Pacific high, mean monthly zonal and meridional circulation indexes in Asia and Eurasia) in the period of 24 months from January through December of the next year have been examined on the basis of the monthly data from 1951 through 1984. The correlation coefficients and Mahalanobis distances are thus presented. Analysis indicates that in the early part of the low SOI year, i.e., in April, the 500 hPa geopotential height north of 75oN is significantly low and then becomes higher in May. It is found that in April the trough of the first harmonic wave is in the Eastern Hemisphere and the contribution of its variance is smaller than in May. Analysis shows that the opposite is true in the high SOI year. Such variation in the height field during the April-May period is an early signal of the SO at higher latitudes.In the end, a statistical prediction model for the SOI is presented, by means of which a low SOI year as well as an El Nino event has been successfully predicted for 1986.     

Western Pacific Jet Stream Anomalies at 200 hPa in Winter Associated with Oceanic Surface Heating and Transient Eddy Activity

The relationships between the 200-hPa westerly jet stream anomalies over the East Asian coastal water- western Pacific(WPJS),and the oceanic surface heating and synoptic-scale transient eddy(STE)activity anomalies over the North Pacific in wintertime are examined by using ERA-40 and NCEP/NCAR reanalysis data.The analysis demonstrates that the surface heating and the STE anomalies have different patterns, corresponding to the three WPJS anomalous modes,respectively.In the first WPJS anomalous mode,the WPJS main part shows no robust anomaly.The anomalous westerly wind,occurring over the mid-latitude central-eastern Pacific past the date line is associated with the anomalous heating presenting both in the tropical central-eastern Pacific past the date line and the center of the North Pacific basin.Meanwhile,the STE anomaly appears around the region of the anomalous zonal wind.The fluctuation in jet strength shown in the second WPJS mode is strongly related to the heating anomaly in the Kuroshio Current region and the STE anomaly in the jet exit region.The third mode demonstrates a northward/southward shift of the WPJS,which has a statistical connection with a south-north dipolar pattern of the heating anomaly in the western North Pacific separated at 35°N.Meanwhile,the STE spatial displacement is in conjunction with jet shifts in the same direction.The heating anomaly has a close connection with the atmospheric circulation, and thus changes the mid-latitude baroclinicity,leading to the STE anomaly,which then reinforces the WPJS anomaly via internal atmospheric dynamics.     

2011/2012年冬季寒潮低频特征及其与500 hPa低频系统的耦合关系

利用NCEP/NCAR的逐日再分析资料和国家气象信息中心的常规观测站温度资料,首先分析了2011/2012年冬季中国低温异常过程中的两次典型寒潮过程和全国828个站平均温度低频振荡的变化特征,然后分析了温度场低频振荡随位相的演变,最后采用SVD（Singular Value Decomposition）方法研究了北半球中高纬度对流层中层低频环流系统配置对温度低频变化的影响。结果表明：1）2011/2012年冬季的寒潮和强降温过程是在全国区域平均温度存在较强的10～30 d低频振荡的背景下发生的,中国的北方和东南部地区温度的低频振荡较强是导致其降温显著的主要原因之一。2）SVD分析的第一模态显示,亚洲-西太平洋中低纬度与中高纬度的南北两支低频波列在东亚地区耦合,使我国中东部和东南部地区处于沿偏东路径南下的强冷空气中;第二模态显示,沿着喀拉海-乌拉尔山东侧-我国西部的低频波列引导源地冷空气沿西北路径南下相继影响我国西北和东北地区。这两个模态驱动了强度大、范围广的低频温度由升高向降低变化的振荡,是导致2011/2012年冬季寒潮发生和极端低温事件出现的环流系统。     

300 hPa北极涡年际及年代际变化特征的研究

利用NCEP/NCAR 1949—2002年月平均再分析高度场资料,通过线性倾向估计、二项式系数加权平均、Morlet小波分析等诊断方法,系统地讨论了300 hPa北半球极涡面积、强度及中心位置的年际和年代际变化特征,结果表明:(1)年平均北极涡的面积在20世纪70年代中期之前在总的上升趋势中有几次较小的波动,之后在总体下降趋势中有几次较大的起伏;Ⅰ、Ⅱ区的线性变化趋势非常小,Ⅳ区最大,夏季的年际变化相对明显一些,秋季变化最弱,各季节均有线性收缩趋势,冬季幅度最大,秋季最小。(2)年平均极涡强度的年际、年代际变化特征与极涡面积有相似之处,但不同年份存在显著差异;各分区的强度变化与北半球类似(特别是Ⅰ区);夏季的年际变化幅度最大,春、夏季年代际变化的特征明显,秋季最弱。(3)北极涡中心位置通常并不在北极点,各分区极涡总面积所占的百分比有明显差异,且有月际变化,这些差异与海陆热力差异造成的环流的差异密切相关;极涡的主要位置有一定的年际、年代际变化特征;极涡中心位置主要偏向亚洲大陆及太平洋一侧。     

盛夏副高脊线位置的变化规律及其成因分析

本文对盛夏7月份副高脊线位置的变化规律及其成因进行了分析,结果表明:副高脊线位置具有明显的低频变化,主要振荡周期为13年左右。它的变化在东亚具有明显的遥相关结构,其影响因子主要是东亚是否存在阻塞高压,黑潮区海温是否异常,菲律宾附近对流活动的强弱以及南印度副高的强弱变化。其中,东亚是否有阻塞高压存在和黑潮区海温是否异常变化,对盛夏7月份副高脊线位置的异常偏南或偏北有十分重要的影响。     

太阳活动与北半球副热带高压强度的耦合振荡

近28年(1954—1981)逐月太阳黑子数和北半球500hPa各海洋副高面积指数存在着十分显著的后延l—3年的高相关.后者的功率谱分析显示出存在着明显的11和22年振动,且和太阳活动相应的周期很好地耦合.西太平洋副高面积(强度)指数最显著的周期为11年,其次才是受赤道东太平洋海温影响的3.67年振动.     

The interannual variation of medium-range oscillation characteristics in the upper troposphere over the subtropical region

By using the power spectrum analysis, the interannual variation of medium-range oscillation charac-teristics in the upper troposphere over the subtropical region in China during June-August, 1966－1981 is studied. The quasi-two and quasi-one week oscillations are the two major oscillations generally existing in the subtropical region, and their intensities have obvious quasi-triennial variation period. These medium-range oscillation characteristics are closely related to the South Asian high, and in some degree to the summer precipitation in China. The quasi-two week oscillation is probably a display of the inherent oscillation of the south Asian high itself, and the quasi-one week oscillation is probably that of the forced oscillation from westerly disturbances.